Exkursion in den Nationalen GeoPark Ruhrgebiet

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V. Wrede: Exkursion in den Nationalen GeoPark Ruhrgebiet schen Aschelagen, die sogenannten Kaolinkohlentonsteine dar, die auf den intensiven Vulkanismus im Hinterland zurückzuführen sind. Sie sind heute als chronostratigrafische Zeitmarken zahlreich in die karbonische Schichtenfolge eingeschaltet. Im flözführenden Oberkarbon ist eine zyklische Abfolge von Kohlenflözen von sehr unterschiedlicher Mächtigkeit zu beobachten, die regelmäßig durch verschieden mächtige Sandstein / Tonstein - Folgen voneinander getrennt sind. Diese Abfolge von grobkörnigen und feinkörnigen Sedimenten sowie von Kohle wird in der Fachliteratur als Zyklothem beschrieben. Die Kohlenflöze stellen dabei keine Zeitmarken im strengen Sinne dar. Beleg für diese These sind vulkanische Aschen (Kaolinkohlentonsteine), die als dünne Lagen spitzwinklig durch ein Flöz setzen können. Ein und dieselbe Aschelage kann dann innerhalb eines Kohlenflözes oder auch mehrere Meter tiefer oder höher im Nebengestein liegen. Kohlebildung und Ablagerung von Sedimentgesteinen erfolgten daher zeitgleich nebeneinander. Bevorzugte Bildungsorte der Kohlenmoore waren Deltaebenen, die von Flüssen und Flusssystemen in das Meer vorgebaut wurden. Dieser Ablagerungsraum war ständigen Veränderungen unterworfen. Von rezenten Deltas wissen wir, dass ein Fluss mit seinen Nebenarmen sich einen neuen, kürzeren Weg zum Meer sucht, wenn das Gefälle im unteren Flusslauf zu gering geworden ist. Immer wieder baut daher das Flusssystem ein neues Delta auf. Das verlassene Delta mit seinen vermoorten Deltaebenen empfängt kaum noch Sediment, sinkt aber weiter ab und wird schließlich wieder vom Meer überflutet. Damit wird die Moorbildung an dieser Stelle für lange Zeit unterbrochen, und die mehrere Meter dicken Torfschichten werden von marinen Sedimenten überdeckt. Unterdessen kann auf dem neuen Delta erneut die Moorbildung mit der Entwicklung neuer Torfschichten voranschreiten. Auf diese Weise bildeten sich an verschiedenen Orten der Vortiefe Torflager, die heute als zusammenhängendes, einheitliches Flöz erscheinen, obwohl sie zeitlich versetzt gebildet wurden. Tektonischer Überblick (nach DROZDZEWSKI & WREDE 1994) Die tektonischen Strukturen des Ruhrkarbons sind durch den intensiven Steinkohlenbergbau sehr detailliert bekannt geworden. Im Gegensatz zum übrigen Schiefergebirge, in dem sich die Beobachtungsmöglichkeiten weitgehend auf die Gesteinsaufschlüsse an der Erdoberfläche beschränken, erlauben hier die über ein Gebiet von über 100 x 50 km Ausdehnung flächendeckend vorhandenen und teilweise fast 2000 m tief reichenden Bergbauaufschlüsse eine drei dimensionale Betrachtung des Gebirgskörpers. Hierdurch ist es gelungen, Regelmäßigkeiten des Gebirgsbaus zu erkennen, die andernorts, in Ermanglung geeigneter Aufschlüsse nicht feststellbar sind. Das Ruhrkarbon markiert den nördlichen Außenrand des Variscischen Gebirges: Die orgogene Einengung beträgt am Südrand des Ruhrkarbons rund 50 %. Dieser Wert nimmt allmählich nach Nordwesten hin ab, so dass im nördlichsten Ruhrgebiet, im Gebiet der Lippeund Raesfelder Mulde, die Einengung nur noch weniger als 10 % oder 5 % beträgt und dort der Außenrand des Variscischen Gebirges erreicht ist. Die Faltenachsen des Ruhrkarbons streichen überwiegend in SW-NE-Richtung und lassen sich oft über viele Kilometer oder Zehner- Kilometer verfolgen. Die Faltenachsen liegen nicht horizontal, sondern sind einer Querwellung unterworfen, so dass quer zum Faltenbau verlaufende Achsenhochlagen („Achsenkulminationen“) und Tieflagen („Achsendepressionen“) zu unterscheiden sind. Diese Achsenwellung ist von bemerkenswertem Einfluss auf den Faltenbau: In den Achsenkulminationsbereichen bilden die Hauptsättel breite Antiklinorien, während die Hauptmulden eng spezialgefaltet sind. In den Achsendepressionsbereichen verhält es sich umgekehrt: Breiten, wenig gegliederten Hauptmulden stehen schmale Hauptsättel gegenüber. In vertikaler Richtung ist der Stockwerkbau der Faltung auffällig. Liegen in den Hauptmulden nahe der Oberfläche die Schichten oft über mehrere Kilometer Muldenbreite annähernd flach, um dann in den begrenzenden Hauptsätteln steil und spitz aufgefaltet zu sein, so stellen sich zur Tiefe hin im Muldenbereich immer mehr Einzelfalten ein, während die Intensität der Faltung in den Hauptsätteln abnimmt. In den strukturell tieferen Bereichen ist daher die Gliederung in Hauptsättel und –Mulden weitgehend aufgehoben. Vereinfacht gesagt, steht einem oberen Stockwerk mit wenigen Falten großer Spannweite und Faltenhöhe ein tiefes Stockwerk gegenüber, in dem zahlreiche, aber weniger große Falten auftreten. Zwischen diesen beiden Stockwerken liegt ein Übergangsbereich mit starker Überschiebungstektonik, in dem Volumendefizite oder -Überschüsse ausgeglichen werden, die sich durch diese Veränderungen im Faltenbau ergeben. Genauere Untersuchungen haben gezeigt, dass die orogene Einengung in allen drei Stockwerken jeweils gleich ist. Die Stockwerke sind nicht an bestimmte stratigraphische Niveaus gebunden; Subkommission für Karbonstratigraphie Jahrestagung 2012 in Witten 4
V. Wrede: Exkursion in den Nationalen GeoPark Ruhrgebiet ihre Verteilung steht vielmehr im Zusammenhang mit der Achsenwellung. Vermutlich ist der Stockwerkbau daher eine Folge der bei der Faltung herrschenden, von Ort zu Ort unterschiedlichen Auflast. Während die zahllosen kleineren Überschiebungen des Ruhrkarbons als Ausgleichsflächen in diesen Stockwerksbau der Faltung einbezogen sind, dienen die großen Überschiebungen, die die Hauptmulden jeweils auf ihren Nord- und Südflanken begleiten, dem Abbau von Materialüberschüssen, die sich bei fortschreitender Einengung in den Muldenbereichen bilden. Die Anordnung der großen Überschiebungen im Ruhrkarbon mit nordgerichteten Überschiebungen auf den Muldennordflanken und südgerichteten auf den Südflanken deutet ebenso wie das Vorherrschen von aufrechten Falten auf eine höhere Symmetrie des Gebirgsbaus hin, als sie weiter südlich im Rheinischen Schiefergebirge mit der meist vorherrschenden Nordvergenz von Falten und Überschiebungen vorliegt. Die hervorragenden, dreidimensionalen Aufschlüsse im Ruhrgebiet haben es ermöglicht, die komplizierten Beziehungen zu entschlüsseln, die zwischen dem Faltungsgrad der Schichten und der Geometrie der Überschiebungen bestehen, die im Zusammenhang mit der Faltung entstehen, und dann in den weitergehenden Faltungsprozess einbezogen werden. Eine Analyse der Bruchtektonik des Ruhrkarbons, d.h. der Querstörungen zum Faltenbau und der stärker Ost-West oder Nord-Süd streichenden Diagonalstörungen, hat gezeigt, dass sie ganz überwiegend jünger ist, als die Variscische Gebirgsbildung. Die meisten der Störungen bildeten sich erst im Perm, in der Trias oder noch später als Auswirkung der saxonischen und alpidischen Orogenese. Es ist wahrscheinlich, dass das Verteilungsmuster dieser Störungen eine Reaktion auf die Struktur des Untergrundes ist: Dort, wo der Untergrund durch die variscische Faltung des Rheinischen Schiefergebirges verdickt und versteift wurde, konnten sich weniger Brüche ausbilden, als in den nur noch schwach gefalteten Gebieten des nördlichen Ruhrgebiets. Exkursion (05.Mai 2012) Aufschluss 1 Gevelsberg, Bahneinschnitt am Silscheder Tunnel (GK 4609 Hattingen, R 25 92 400 H 56 91 150) (nach WREDE 2010) Der stillgelegte Silscheder Eisenbahntunnel schafft, zusammen mit seinen nördlichen und südlichen Voreinschnitten ein rund 1 km langes Profil senkrecht zum Schichtstreichen. Das Profil wurde zuerst von BÄRTLING (1925) beschrieben. Im Jahr 1930 wurde dieser Aufschluss zum Richtschichtenschnitt der “Magerkohlen-Schichten” (entsprechend der Sprockhövel-Formation (Namurium C) und der Kaisberg-Formation (Namurium B)) erklärt (OBERSTE-BRINK & BÄRTLING 1930). Neuere Beschreibungen des Aufschlusses liegen vor von ROSENFELD (1960) und WREDE (2000). Bedingt durch Spritzbetonausbau sind die Aufschlüsse im Tunnel selbst nicht mehr zugänglich. Die Gesteinsfolge im südlichen Voreinschnitt ist dagegen sehr gut aufgeschlossen. Hier tritt eine komplexe Falten- und Überschiebungstektonik auf mit dem „Berghaus- Wechsel“, einer Überschiebung von über 100 m bankrechtem Verwurf (Abb. 1). Der hier aufgeschlossene Baustil stellt den Übergang dar von einer faltentektonisch dominierten Tektonik, wie sie weiter östlich vorherrscht (Aufschluss 2 „Hagen-Vorhalle“) und einer von Überschiebungen bestimmten Tektonik, die weiter westlich nachgewiesen wurde (WREDE 2000). Abb. 1: Das Profil am Silscheder Tunnel Eine mehr als 10 m mächtige Sandsteinbank entspricht dem „Grenzsandstein“ an der Basis der Kaisberg-Formation. Dieser Sandstein wird als früheste größere Deltaschüttung im Subvariscikum interpretiert und markiert den Übergang von der marinen zur paralischen Fazies (Abb. 2). Einzelheiten der Stratigraphie am Übergang vom “Flözleeren” zum “Flözführenden” Karbon werden auch am Aufschluss 3 („Schiffswinkel”) diskutiert. Die Aufschlüsse am Silscheder Tunnel sind eingetragenes Naturdenkmal und werden im Rahmen eines „Geotop-Paten-Programms“ des GeoPark Ruhrgebiet durch ehrenamtliche Helfer regelmäßig gepflegt (MÜGGE et al. 2006). Subkommission für Karbonstratigraphie Jahrestagung 2012 in Witten 5
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